巖土工程中邊坡治理的巖土錨固技術(shù)研究

(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 四川 成都 610081)

0 引言

錨固處理技術(shù)是巖土工程中的基礎(chǔ)，該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，已經(jīng)逐漸趨于完善，對(duì)于不同土質(zhì)的邊坡，可以采用不同的技術(shù)原理，從而增加邊坡的穩(wěn)定性。錨固技術(shù)是利用錨噴支護(hù)作用的一項(xiàng)技術(shù)措施，在整治、利用及改造巖土體過程中使其保持較高的穩(wěn)定性，并有效發(fā)揮出巖土體的優(yōu)勢(shì)克服不足之處。在對(duì)邊坡的有效治理上，巖體錨固技術(shù)凸顯出重要作用，尤其是該技術(shù)在實(shí)際中的效果。

1 巖土錨固技術(shù)概述

1.1 錨固的作用方式

在巖土錨固技術(shù)實(shí)際運(yùn)用中，一般會(huì)在巖土體通過錨固進(jìn)入了塑性變形階段才會(huì)發(fā)揮作用，而錨桿或錨索的作用慢慢增強(qiáng)，改善復(fù)合巖土體塑性變形以及破壞形狀等。要穩(wěn)固巖土體，首先要做好約束骨架，保障復(fù)合巖土體可以形成有機(jī)的整體。而錨固的作用方式是通過埋設(shè)于地層下的錨桿或錨索與地層巖體之間的緊密貼合，增強(qiáng)防止巖塊下滑的摩擦阻力，達(dá)到加固的目的。在邊坡治理中可以通過錨桿或錨索對(duì)斜坡軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行切割，形成板狀巖體類的穩(wěn)定結(jié)合體。錨桿或錨索在錨固過程中可抵抗巖土體自重應(yīng)力，也可抵抗外荷載作用力，通過分擔(dān)邊坡巖土體內(nèi)部力量而實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)固的作用。尤其是在巖土體出現(xiàn)開裂時(shí)，錨桿或錨索分擔(dān)力量的作用明顯,讓使巖土體更加堅(jiān)固,防止出現(xiàn)整體性破壞和大規(guī)模滑坡與坍塌問題。

1.2 錨固的作用機(jī)理

在巖土錨固中，其主要是通過錨桿或錨索附近低層巖體抗剪度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力，其作用機(jī)理主要可以概括為以下幾種:第一種是錨桿或錨索能夠降低巖塊下滑力,且錨桿或錨索具有一定的預(yù)應(yīng)力,可增強(qiáng)巖土自身強(qiáng)度，穩(wěn)固邊坡；第二種是錨桿或錨索能夠增強(qiáng)潛在的滑面法向力，提高潛在的滑面摩擦阻力，保障邊坡穩(wěn)定性；第三種是利用錨桿變形對(duì)巖土體施予壓力，讓原有的巖土體轉(zhuǎn)變?yōu)槿S應(yīng)力狀態(tài),通過其承載環(huán)與承載拱的相關(guān)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)巖土體變形的限制與約束作用，進(jìn)而穩(wěn)固邊坡巖土體;第四種是通過錨桿在軟弱巖土層中構(gòu)建骨架，提升破碎巖土體的整體性，進(jìn)而增強(qiáng)巖土體的強(qiáng)度。總之，巖土體和內(nèi)部的錨桿或錨索產(chǎn)生相互作用時(shí)，能夠增強(qiáng)巖土體強(qiáng)度，改善巖土體的低抗拉和抗剪強(qiáng)度等情況，提高巖土體整體剛度，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性。

1.3 錨固系統(tǒng)的破壞方式

所謂錨固系統(tǒng)的破壞,是指組成材料的破壞，可概括為四種:第一種是錨桿桿體頸縮破壞，即錨桿受到拉力作用過大，使錨桿體發(fā)生的頸縮現(xiàn)象，從而破壞錨固系統(tǒng)；第二種是巖土基體錐形破壞，若巖土體基體和灌漿體之間的接觸界面黏結(jié)強(qiáng)度過大，同時(shí)巖土基體抗劈裂強(qiáng)度與錨桿體的錨固長(zhǎng)度過小，就會(huì)導(dǎo)致錨桿在遭受外荷載力的情況下，灌漿體周圍基體發(fā)生呈椎體形狀的破壞；第三種是黏結(jié)破壞,其破壞位置通常是錨桿和膠結(jié)材料界面，或者是巖土基體界面和膠結(jié)材料的界面處。一旦錨桿、巖土基體以及灌漿體的黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到極限值, 就容易出現(xiàn)這種破壞情況；第四種是椎體黏結(jié)復(fù)合破壞，即巖土基體既出現(xiàn)錐形破壞，也出現(xiàn)了黏結(jié)破壞的現(xiàn)象。正確認(rèn)識(shí)錨固系統(tǒng)的多種破壞方式，便于采取措施更好地穩(wěn)固邊坡。

2 巖土工程中邊坡治理的巖土錨固技術(shù)研究

2.1 巖土錨固技術(shù)在邊坡治理中應(yīng)用

巖土錨固技術(shù)如今逐漸在邊坡治理中得到推廣運(yùn)用，其技術(shù)內(nèi)容也逐漸呈現(xiàn)出多樣化的態(tài)勢(shì)，比如當(dāng)前常用的有預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)、短錨桿+配筋噴射混凝土加固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力錨固+短錨桿+配筋噴射混凝土加固技術(shù)、自進(jìn)式錨桿網(wǎng)+砂漿錨桿網(wǎng)加固技術(shù)等等。巖土錨固技術(shù)在邊坡治理中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是可以彌補(bǔ)防護(hù)缺陷。傳統(tǒng)邊坡要保持穩(wěn)定性，常見的施工方式即是圬工防護(hù)方式。但是這種防護(hù)體通常只在坡面上發(fā)揮作用,且防護(hù)強(qiáng)度較低，而巖土錨固技術(shù)卻可彌補(bǔ)這些缺陷，使得滑動(dòng)巖體與穩(wěn)定巖體之間產(chǎn)生更大的摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定加固。其次是巖土錨固技術(shù)可以克服重力式擋土墻的缺陷，重力式擋土墻常用于邊坡支擋建設(shè)之中，但是這一防護(hù)體具有體積過大的缺陷，很難在復(fù)雜地質(zhì)地形條件下的邊坡治理中加以運(yùn)用。而巖土錨固技術(shù)卻可以解決這一點(diǎn)，比如錨桿擋土墻、加筋擋土墻、錨桿樁板式擋土墻等都具有結(jié)構(gòu)輕、穩(wěn)定性佳的特點(diǎn)，具有良好的運(yùn)用價(jià)值。

2.2 巖土錨固技術(shù)在邊坡治理中的應(yīng)用流程

（1）邊坡開挖。將巖土錨固技術(shù)應(yīng)用在護(hù)坡治理中，首先應(yīng)對(duì)邊坡周圍進(jìn)行開挖處理，應(yīng)按從上至下的順序進(jìn)行挖掘。在進(jìn)入到邊坡開挖環(huán)節(jié)后，應(yīng)重視挖掘過程中的具體施工階段以及不同階段的處理方式。例如在邊坡初次開挖后，應(yīng)確保深度維持在5m左右，同時(shí)在挖掘處噴射一定厚度的混凝土漿。在邊坡二次挖掘后，同樣將挖掘深度控制在5m處，并將挖掘后所堆積的土方用于邊坡治理工作的開展進(jìn)程中。

（2）噴射混凝土。將符合工程標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋放置在需要治理的邊坡中，同時(shí)保證邊坡處清潔與濕潤(rùn)。在進(jìn)行此項(xiàng)作業(yè)前，施工人員也應(yīng)確保所使用施工機(jī)械設(shè)備運(yùn)行期間的穩(wěn)定性，以提升巖土錨固技術(shù)應(yīng)用效率。在進(jìn)行混凝土噴射過程中，應(yīng)按從上至下的噴射順序，并將邊坡表面與噴射設(shè)備之間的距離控制在1m之內(nèi)，確保噴射勻速進(jìn)行。

（3）鉆孔。在鉆孔環(huán)節(jié)中，相關(guān)工作人員注意鉆機(jī)應(yīng)與邊坡表面保持一定垂直角度。在鉆孔期間也應(yīng)遵守相關(guān)操作規(guī)范，即鉆孔應(yīng)呈梅花狀分布，且鉆孔直徑為 6 cm，兩孔之間的距離為15cm，并將誤差控制在一定范圍內(nèi)。

（4）錨桿安裝。在鉆孔環(huán)節(jié)后，工作人員應(yīng)及時(shí)清除孔內(nèi)以及邊坡表面的雜質(zhì)，切勿存在積水或積灰的現(xiàn)象，并對(duì)鉆孔直徑、深度以及孔距等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，在確認(rèn)無誤后才能進(jìn)入到下一個(gè)環(huán)節(jié)。在錨桿安裝時(shí)，要結(jié)合鉆孔直徑選擇適宜的鋼筋規(guī)格，將其安裝在已經(jīng)注入水泥漿的鉆孔中。需要注意的是，在注入水泥漿時(shí)，工作人員應(yīng)確保勻速注入，盡量減小鋼筋與水泥漿之間的間隙，從而保證邊坡的穩(wěn)定性。

2.3 巖土錨固技術(shù)在邊坡治理中的注意事項(xiàng)

在巖土錨固施工過程中，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):首先，在鉆進(jìn)施工中，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)參數(shù)和鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)施工中出現(xiàn)通病，比如卡鉆、埋鉆、塌孔或者掉塊等等，一旦發(fā)生孔內(nèi)鉆進(jìn)施工事故，要予以及時(shí)處理。其次，將鉆機(jī)拔出后，進(jìn)行錨桿安裝，并進(jìn)行注漿施工。在錨桿灌漿過程中，要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行。即要做到水泥漿和水泥砂漿配合比的科學(xué)控制，其攪拌要均勻，確保灌漿設(shè)備與管路都可以正常工作。然后，在預(yù)應(yīng)力施加方面，要結(jié)合錨桿類型而進(jìn)行錨具的選擇，對(duì)臺(tái)座與張拉設(shè)備進(jìn)行正確的安裝。再者，材料進(jìn)場(chǎng)要按計(jì)劃進(jìn)行，并確保其具有產(chǎn)品合格證。且錨桿鋼材焊接施工中，要確保接頭通過了合格試驗(yàn)再投入使用。最后，檢查施工過程中的各種指標(biāo)，比如鉆孔直徑、深度與角度等是否合理、注漿配比是否合理、噴錨墻面厚度與強(qiáng)度是否符合要求等等。待每段支護(hù)體施工結(jié)束，需檢查坡頂或者坡面位移，并注意是否有坡頂沉降問題，檢查周圍環(huán)境的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，保障施工的正常進(jìn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，巖土錨固技術(shù)在巖土工程行業(yè)中屬于比較重要的分支領(lǐng)域，隨著我國(guó)逐步擴(kuò)大的工程建設(shè)形勢(shì)，在鐵路隧道、巖土邊坡、抗傾浮結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定壩基及支擋基坑等多個(gè)不同領(lǐng)域中都得到了十分廣泛地應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于邊坡治理的效果特別好。要進(jìn)一步加強(qiáng)錨固技術(shù)在巖土工程技術(shù)中的運(yùn)用，以促進(jìn)巖土工程技術(shù)研究的進(jìn)步和實(shí)踐水平的提高，更大程度上推動(dòng)我國(guó)的建筑事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

[1]劉秀會(huì)，李海平.巖土錨固技術(shù)在土巖混合邊坡治理中的應(yīng)用及分析[J].公路交通技術(shù)，2016(3):27-30.

[2]唐好.預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在礦坑邊坡支護(hù)中的應(yīng)用[D].濟(jì)南:山東大學(xué)，2013.